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Comunicación de Datos

SUBCAPAS DE LA CAPA DE ENLACE

Andrés Vaca
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Figura1. Subcapas de la capa de enlace de datos

SUBCAPA MAC 802.3

DEFINICIÓN

La subcapa de control de acceso al medio es la responsable de determinar cómo se ha de transportar los datos a través del cable físico.

Ésta es la parte de la capa de vínculo de datos que se comunica hacia abajo con la capa física.

Figura 2. Trama Subcapa MAC

PROTOCOLOS

según la forma de acceso al medio, los protocolos MAC pueden ser:

Deterministicos

En los que cada host espera su turno para transmitir. Un ejemplo de este tipo de protocolos determinísticos es Token Ring, en el que por la red circula una especie de paquete especial de datos, denominado token, que da derecho al host que lo posée a transmitir datos, mientras que los demás deben esperar a que quede el token libre.

No Deterministicos

Que se basan en el sistema de "escuchar y transmitir". Un ejemplo de este tipo de protocolos es el usado en las LAN Ethernet, en las que cada host "escucha" el medio para ver cuando no hay ningún host transmitiendo, momento en el que transmite sus datos.


FUNCIONES

En ella se definen funciones tales como el direccionamiento físico, topología de la red, disciplina de la línea, notificación de errores, distribución ordenada de tramas o control óptimo de flujo.

Otras funciones que cumple la subcapa MAC

· Ensamblado de datos en tramas con campos de direccionamiento y detección de errores.

· Desensamblado de tramas, reconocimiento de direcciones y detección de errores.

· Control de acceso al medio de transmisión LAN.

· Controlar el acceso al medio físico de transmisión por parte de los dispositivos que comparten el mismo canal de comunicación.

· Agregar la dirección MAC del nodo fuente y del nodo destino en cada una de las tramas que se transmiten.


SERVICIOS OFRECIDOS A LA CAPA

· Entrega de MSDUs

· Distribución

· Integración

· Asociación

· Reasociación

· Desasociación

· Autentificación

· Desautentificación

· Privacidad


APLICACIONES

Aplicaciones multimedia

· IEEE 802.12 Conexión física y enlace de datos.



SUBCAPA LLC 802.2

DEFINICIÓN

Es la responsable de la identificación lógica de los distintos tipos de protocolos y el encapsulado posterior de los mismos para ser transmitidos a través de la red Un identificador de código de tipo o punto de acceso al servicio (SAP) es el encargado de realizar la identificación lógica. El protocolo LLC mas generalizado como IEEE 802.2 incluye variantes no orientado a la conexión y orientados a la conexión.

Figura 3. Trama Subcapa LLC

FUNCIONES

· Agrupar los bits a transmitir en forma de tramas (enmarcar)

· Se ocupa de los errores de transmisión

· Regula el flujo de las tramas (control de flujo)

· Administra la capa de enlaces (gestión)

· Traduce las tramas de las redes heterogéneas


PROTOCOLOS

Para la comunicación entre entidades de la propia subcapa LLC, definen los procedimientos para el intercambio de tramas de información y de control entre cualquier par de puntos de acceso al servicio del nivel de enlace LSAP.

Enlace lógico independiente del medio físico usado, de la topología y del método de acceso empleado.

Control de enlace extremo a extremo.

Identifica un protocolo de nivel superior (LSAP=LLC Service Access Point), dentro de una estación (dada por la Dir. MAC), y con esto puede existir multiplexación.


SERVICIOS OFRECIDOS A LA CAPA

Servicio en modo conexión (CONS, Connection Oriented Network Service)

Es un servicio que establece una conexión entre las estaciones del enlace, y que garantiza la entrega de las unidades de datos que fluyen a través de dicha conexión (servicio confiable). El servicio de conexión le garantiza al receptor la entrega en secuencia de las unidades de datos y la protección contra pérdidas y duplicados. Con ese fin dispone de los mecanismos necesarios para controlar el flujo y corregir los errores.

Servicio no orientado a conexión (CLNS, Connection Less Network Service)

No establece una conexión previa entre las estaciones, por lo que cada trama intercambiada es independiente de todas las demás (de las enviadas antes y después). Cada trama es individualmente autónoma y autosuficiente ante el receptor. Es un servicio que tiene utilidad cuando el establecimiento de una conexión implica retrasos que son inaceptables para el funcionamiento del sistema (control distribuido). El servicio de enlace sin conexión puede ser con o sin confirmación.

Además ofrece los siguientes servicios

· Sin conexión y sin reconocimiento

· Sin conexión y con reconocimiento

· Orientado a la conexión.


APLICACIONES

IEEE 802.2 incorpora dos modos operativos no orientado a conexión y uno orientado a conexión:

· Tipo 1 Es un modo no orientado a conexión y sin confirmación. Permite mandar frames:

§ A un único destino (punto a punto o transferencia unicast),

§ A múltiples destinos de la misma red (multicast),

§ A todas las estaciones de la red (broadcast).

El uso de multicast y broadcast puede reducir el tráfico en la red cuando la misma información tiene que ser enviada a todas las estaciones de la red. Sin embargo el servicio tipo 1 no ofrece garantías de que los paquetes lleguen en el orden en el que se enviaron; el que envía no recibe información sobre si los paquetes llegan.

· Tipo 2 es un modo operativo orientado a conexión. La enumeración en secuencia asegura que los paquetes llegan en el orden en que han sido mandados, y ninguno se ha perdido.

· Tipo 3 es un modo no orientado a conexión con confirmación. Únicamente soporta conexión point to point.

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Modelo OSI vs TCP/IP

Anónimo
-

 
Figura1. Modelo OSI vs. TCP/IP

CUADRO COMPARATIVO
Modelo OSI
Modelo TCP/IP
Arquitectura general requerida para establecer comunicación entre computadoras
Arquitectura  más simple que del modelo OSI por el menor número de capas
OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un estándar internacional por la ISO
Los estándares de los protocolos son abiertos
Consta de 7 capas ó niveles
Consta de 4 capas o niveles
OSI define claramente las diferencias entre los servicios, las interfaces, y los protocolos.
TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación
OSI fue definido antes de implementar lo protocolos
TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa
OSI es complejo, es dominado por una mentalidad de telecomunicaciones sin pensar en computadores, carece de servicios sin conexión
Miles de aplicaciones usan en la actualidad TCP/IP y sus interfaces de programación de aplicaciones bien documentadas.
Posee una tecnología de conmutación por paquetes. Esto significa que los paquetes individuales pueden usar rutas diferentes para llegar al mismo destino.

El modelo TCP/IP no distingue con claridad los conceptos de servicio, interfaz y protocolo

Aplicaciones de cada modelo

Modelo OSI

Existen algunas aplicaciones para el modelo OSI que en la actualidad son de mucho uso dentro de la electrónica y de las telecomunicaciones en general, pero éstas son aplicadas a las diferentes capas como para la capa 7 como correo FTP, TFTP, TELNET, para capa 3 como PING, TRACEOUT.

Modelo TCP/IP

De la misma manera para el modelo TCP existen diferentes aplicaciones como : TELNET, FTP (File Transfer Prtocol), FTP offline, TFTP (Trivial FIle Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) IP MOBIL, REGISTRO.

Protocolos que funcionan en cada capa y en que aplicaciones se usan

Capa física

Define la conexión física entre el nodo y la red, incluyendo los aspectos físicos, mecánicos  y aspectos eléctricos:

·         Unidad de transmisión: BIT.
·         Funciones: Transmisión de bits sobre el canal de comunicación:

Capa Enlace de Datos

Define el protocolo de comunicación que usan los nodos de la red, para accesar el medio de transmisión.

·         Unidad de transmisión: FRAME.
·         Funciones: Control de acceso al canal (manejo de colisiones, manejo del testigo, etc.), dividir los paquetes recibidos de la capa superior en grupos de bits. Provee mecanismos para detección y corrección de errores.
·         Protocolos que trabajan en esta capa son:

·         ETHERTNET IEEE 802.3
·         PPP Protocolo Punto a Punto.
·         TOKEN RING IEEE 802.5

Capa de Red

·         Define los mecanismos para determinar las rutas que deben seguir los paquetes dentro de la red y para el control de la congestión.

·         Unidad de transmisión: PACKET.
·         Funciones: Enrutamiento de paquetes en la red, ofrece un canal libre de errores a la capa de transporte.
·         Los protocolos involucrados en esta capa son:

·         IPv4, IPv6: Versiones del protocolo que lleva el dato de un nodo a otro.

·         ARP: Protocolo que averigua la mac de destino a partir de la dirección iP

·         RARP: Protocolo que averigua la dirección iP a partir de una dirección MAC

·         ICMP: Envía un mensaje de error al host de origen cuando no se recibe o recibe mal los datagramas.

·         Otros protocolos ubicados en esta capa son: IGMP, DHCP, OSPF, IS-IS, (e)BGP, RIP.

Capa de Transporte

·         Define los mecanismos para mantener la confiabilidad de las comunicaciones en la red

·         Funciones: Regulación de flujo de mensajes, retransmisión de paquetes, inicio/terminación de sesiones entre nodos.
·         Entre los protocolos ubicados en esta capa tenemos:

·         TCP: Se encarga de comprobar que los datos que se reciben son correctos. Para ello se establece una conexión entre el emisor y el receptor que garantiza que la información sea correcta y esta no es correcta se vuelve a solicitar. Envía los datos en paquetes (paquete tcp).

·         UDP: Se encarga de enviar una determinada información. Esta información se llama paquetes udp. No establece una conexión por lo que no garantiza que la información llegue a su destino.

·         IPX: Es un protocolo de Novell que interconecta redes que usan clientes y servidores de Netware. Es un protocolo orientado a paquetes y no orientado a la conexión.

·         SPX: Actúa sobre IPX para asegurar la entrega de los paquetes.

Capa de Sesión

Es responsable del establecimiento y mantenimiento de las sesiones de comunicación entre los programas de comunicación.

Capa de Presentación

Provee las funciones de formato y conversión de códigos, necesarias para que los datos sean más fácilmente interpretados por los programas de aplicación.

Capa de Aplicación

Provee el conjunto de aplicaciones de red, como por ejemplo: Transferencia de archivos, emulación de terminal, correo electrónico, discos virtuales,

Protocolos que funcionan en esta capa:

·         TELNET: Es una aplicación que permite desde nuestro sitio y con el teclado y la pantalla de nuestra computadora, conectarnos a otra remota a través de la red.

·         FTP: Es un protocolo estándar con STD número 9. Una de las operaciones que más se usa es la copia de ficheros de una máquina a otra. El cliente puede enviar un fichero al servidor. Puede también pedir un fichero de este servidor.

·         FTP Offline: Es enviar un email a un servidor de FTP, se envía un email con la petición de un fichero, te desconectas, y después el fichero es enviado a tu cuenta de email.

·         TFTP: significa Trivial File Transfer Protocol Es un protocolo extremadamente simple para transferir ficheros. Está implementado sobre UDP y carece de la mayoría de las características de FTP. La única cosa que puede hacer es leer/escribir un fichero de/a un servidor. No tiene medios para autentificar usuarios: es un protocolo inseguro.

·         SMTP: significa Simple Mail Transfer Protocol. Define el mecanismo para mover correo entre diferentes máquinas. Existen dos implicados en este mecanismo: el punto de origen y el punto de destino del correo. El punto de origen abre una conexión TCP al punto de destino. El puerto utilizado por el receptor está normalizado en Internet y es el número 25.

·         HTTP: Protocolo de transferencia de hipertexto. El propósito del protocolo HTTP es permitir la transferencia de archivos entre un navegador (el cliente) y un servidor web localizado mediante una cadena de caracteres denominada dirección URL.

·         NAT: Network Address Translation. Traducción de dirección de red).

·         POP:  Post Office Protocol Para correo electrónico.

·         DNS: Domain Name Service. Presta el servicio de nombres de dominio.

Por qué utilizar protocolos UDP en lugar de TCP

UDP es generalmente el protocolo usado en la transmisión de vídeo y voz a través de una red. Esto es porque no hay tiempo para enviar de nuevo paquetes perdidos cuando se está escuchando a alguien o viendo un vídeo en tiempo real. La forma de corregir errores es por medio de la petición de reenvío del mensaje (repetición de una palabra o frase), por parte de uno de los usuarios de la conexión.

Ya que tanto TCP como UDP circulan por la misma red, en muchos casos ocurre que el aumento del tráfico UDP daña el correcto funcionamiento de las aplicaciones TCP. Por defecto, TCP pasa a un segundo lugar para dejar a los datos en tiempo real usar la mayor parte del ancho de banda.

Indique los tipos de cabeceras que incluyen dos capas del modelo OSI

Capa de red

El protocolo de IP (Internet Protocol) es la base fundamental de Internet. Hace posible enviar datos de la fuente al destino. El nivel de transporte parte el flujo de datos en datagramas. Durante su transmisión se puede partir un datagrama en fragmentos que se montan de nuevo en el destino.

Paquetes de IP:

·         Versión. Es la 4. Permite las actualizaciones.
·         IHL. La longitud del encabezamiento en palabras de 32 bits. El valor máximo es 15, o 60 bytes.
·         Tipo de servicio. Determina si el envío y la velocidad de los datos es fiable. No usado.
·         Longitud total. Hasta un máximo de 65.535 bytes.
·         Identificación. Para determinar a qué datagrama pertenece un fragmento.
·         DF (Don’t Fragment). El destino no puede montar el datagrama de nuevo.
·         MF (More Fragments). No establecido en el fragmento último.
·    Desplazamiento del fragmento. A qué parte del datagrama pertenece este fragmento. El tamaño del fragmento elemental es 8 bytes.
·         Tiempo de vida. Se decrementa cada salto.
·    Protocolo. Protocolo de transporte en que se debiera basar el datagrama. Las opciones incluyen el enrutamiento estricto (se especifica la ruta completa), el enrutamiento suelto (se especifican solamente algunos routers en la ruta), y grabación de la ruta.

Capa de transporte

TCP (Protocolo de control de transmisión) es el método usado por el protocolo IP (Internet protocol) para enviar datos a través de la red. Mientras IP cuida del manejo del envío de los datos, TCP cuida el trato individual de cada uno de ellos (llamados comúnmente “paquetes”) para el correcto enrutamiento de los mismos a través de Internet.

El encabezamiento de TCP para la transmisión de datos tienen este aspecto:



·         La puerta de la fuente y del destino, identifican la conexión. 
·         El número de secuencia y el número de acuse de recibo son normales. El último especifica el próximo byte esperado. 
·         La longitud (4 bits) indica el número de palabras de 32 bits en el encabezamiento, ya que el campo de opciones tiene una longitud variable. 
·         Los flags:
·         URG. Indica que el segmento contiene datos urgentes. El puntero urgente punta al desplazamiento del número de secuencia corriente donde están los datos urgentes.
·         ACK. Indica que hay un número de acuse en el campo de acuse.
·         PSH (Push). El recibidor no debiera almacenar los datos antes de entregarlos.
·         RST (Reset). Hay un problema en la conexión.
·         SYN. Se usa para establecer las conexiones. Una solicitud de conexión tiene SYN = 1 y ACK = 0, mientras que la aceptación de una conexión tiene SYN = 1 y ACK = 1.
·         FIN. Indica que el mandador no tiene más datos a mandar. La desconexión es simétrica.


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